《保护油气层技术》PPT课件.ppt

1、 保护油气层技术 保护油气层技术绪绪 论论 绪论绪论n上世纪上世纪3030年代初提出了损害、损伤、污染这个年代初提出了损害、损伤、污染这个名词。名词。7070年代，国外保护油气层防止损害的钻年代，国外保护油气层防止损害的钻井、完井技术有较快发展，井、完井技术有较快发展，19741974年（年（SPESPE）召召开第一届防止地层损害国际学术会议，此后每开第一届防止地层损害国际学术会议，此后每两年召开一次两年召开一次 绪论绪论我国在上个世纪我国在上个世纪5050年代就注意到保护油气层解年代就注意到保护油气层解 放油气层的重要意义，放油气层的重要意义， “ “七五七五”期间将保护期间将保护油油 气层

2、钻井完井技术列为国家重点攻关项目并建气层钻井完井技术列为国家重点攻关项目并建 立了中国石油天然气总公司油井完井技术中心，立了中国石油天然气总公司油井完井技术中心， 1989 1989年得到联合国的援建，开展了与国外的技年得到联合国的援建，开展了与国外的技 术合作。术合作。 “ “八五八五”期间此项技术得到进一步期间此项技术得到进一步推推 广应用和发展广应用和发展 绪论绪论油气层损害的基本概念油气层损害的基本概念q进行钻井、完井、生产、增产及提高采收率和进行钻井、完井、生产、增产及提高采收率和修井等全过程中任一作业环节时，在油气层近修井等全过程中任一作业环节时，在油气层近井壁带或深部造成流体产出

3、或注入自然能力的井壁带或深部造成流体产出或注入自然能力的任何障碍任何障碍q油气层损害的主要表现形式为油气层损害的主要表现形式为油气层渗透率的油气层渗透率的降低降低（包括地层岩石绝对渗透率油气相对渗透（包括地层岩石绝对渗透率油气相对渗透率的降低）率的降低） 绪论绪论q本定义所指的范围是石油工程本定义所指的范围是石油工程全过程的每一个全过程的每一个 环节环节都会发生油（气）层损害都会发生油（气）层损害q损害一旦发生则损害一旦发生则难以消除难以消除q前一作业所造成的损害前一作业所造成的损害直接影响直接影响后一作业正常后一作业正常 进行进行q后一作业造成的损害总是后一作业造成的损害总是叠加叠加在前一作

4、业所造在前一作业所造 成的损害的基础上成的损害的基础上 绪论绪论q损害的本质是损害的本质是流体通道（主要是喉道）的堵塞流体通道（主要是喉道）的堵塞 和变小和变小q流体包括流体包括油、气、水油、气、水都在内都在内q流动既指流动既指流出流出（采油、采气）也指（采油、采气）也指注入注入地层地层q渗透率降低越多，油气层损害越严重渗透率降低越多，油气层损害越严重q油气层损害源于油气层损害源于“Formation Damage”q地层损害、储层损害、储集层损害、油气层损地层损害、储层损害、储集层损害、油气层损 害、油气层污染害、油气层污染 绪论绪论油气层损害不可避免油气层损害不可避免油气层损害可以控制油气

5、层损害可以控制任何油藏都应该实施保护任何油藏都应该实施保护保护油气层保护油气层-防止和避免油气层受到不防止和避免油气层受到不应有的损害应有的损害保护油气层源于保护油气层源于“Formation Damage Control “ 绪论绪论保护油气层的重要性保护油气层的重要性q关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算算q利于油气井产量和油气田开发经济效益的提高利于油气井产量和油气田开发经济效益的提高q利于油气井的增产和稳产利于油气井的增产和稳产q充分利用和保护油气资源充分利用和保护油气资源 绪论绪论保护保护油气油气层技术就是层技术就是防止防止油气油气层损害

6、层损害 的的技术和措施技术和措施q保护油气层技术是配套的系列化技术保护油气层技术是配套的系列化技术q在储层损害研究的基础上，采用的一套保护储在储层损害研究的基础上，采用的一套保护储层或减轻、控制储层损害的技术措施和程序层或减轻、控制储层损害的技术措施和程序 绪论绪论保护油气层技术范围保护油气层技术范围q岩心分析、油气水分析和测试技术岩心分析、油气水分析和测试技术q油气层敏感性和工作液损害室内评价技术油气层敏感性和工作液损害室内评价技术q油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方 案设计案设计q钻井、完井过程中油气层损害因素和保护油气钻井、完井过程中油气层损

7、害因素和保护油气层技术层技术（钻井、固井、射孔、试油）（钻井、固井、射孔、试油） 绪论绪论q油气田开发生产中油气层损害因素和保护油气油气田开发生产中油气层损害因素和保护油气 层技术层技术（采油、注水、增产作业、修井）（采油、注水、增产作业、修井）q油气层损害现场诊断和矿场评价技术油气层损害现场诊断和矿场评价技术q保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析 技术技术 绪论绪论保护油气层技术的特点保护油气层技术的特点q涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程中的系统工程生产过程中的系统工程 （从钻开油气层、完井、

8、试油、采油、增产、（从钻开油气层、完井、试油、采油、增产、修井、注水、热采的每一项作业过程均可使油修井、注水、热采的每一项作业过程均可使油气层受到损害，而且如果后一项作业没做好油气层受到损害，而且如果后一项作业没做好油气层保护工作，就有可能使前面各项作业中的气层保护工作，就有可能使前面各项作业中的保护油气层所获得的成效部分或全部丧失）保护油气层所获得的成效部分或全部丧失） 绪论绪论 系统工程各项技术涉及矿物学、岩相学、系统工程各项技术涉及矿物学、岩相学、 地质学、油层物理、钻井工程、试油工程、开地质学、油层物理、钻井工程、试油工程、开 发工程、采油工程、测井、油田化学、计算机发工程、采油工程、

9、测井、油田化学、计算机 等多学科等多学科 绪论绪论案例案例 某低压、低渗油田，勘探初期，钻某低压、低渗油田，勘探初期，钻9 9口口探井，仅探井，仅5 5口获工业油流，日产仅口获工业油流，日产仅4 46 6吨吨 所钻地层属多压力层系，上部地层压力所钻地层属多压力层系，上部地层压力系数系数1.151.151.201.20；下部；下部0.950.951.01.0 为搞清该构造的产能和储量，技套下至为搞清该构造的产能和储量，技套下至低压油层顶部；换用密度低压油层顶部；换用密度1.031.03g/cmg/cm3 3优质无膨优质无膨润土生物聚合物钻井液，并加入暂堵剂润土生物聚合物钻井液，并加入暂堵剂 绪论

10、绪论 钻开油层后中途测试，日产油钻开油层后中途测试，日产油69.969.9m m3 3， 表皮系数表皮系数-0.31-0.31，证明油层未受损害，证明油层未受损害 完井试油时，采用与地层不配伍的清水完井试油时，采用与地层不配伍的清水 （该油层具较强的水敏性）作射孔液，射孔（该油层具较强的水敏性）作射孔液，射孔 工艺亦未优化设计工艺亦未优化设计 结果日产油仅结果日产油仅14.314.3m m3 3，表皮系数，表皮系数3030，油，油 层严重受到损害层严重受到损害 绪论绪论 紧接又被压裂另一组油层时窜入的压裂液紧接又被压裂另一组油层时窜入的压裂液 浸泡浸泡7 7个月，测试油产量下降至个月，测试油产

11、量下降至6.46.4m m3 3，表皮系，表皮系 数达数达81.781.7 采用压裂解堵措施，仍无法恢复原始产采用压裂解堵措施，仍无法恢复原始产 能，表皮系数依然高达能，表皮系数依然高达3030 绪论绪论q具有很强的针对性具有很强的针对性 （保护油气层技术的研究对象是油气层，油气（保护油气层技术的研究对象是油气层，油气层的特性资料是研究此技术的基础；不同的油层的特性资料是研究此技术的基础；不同的油气层具有不同的特性。气层具有不同的特性。） 绪论绪论案例案例 清洁盐水是很好的射孔液和压井液清洁盐水是很好的射孔液和压井液 某油田试油时采用密度某油田试油时采用密度1.17 1.17 g/cmg/cm

12、3 3的工业的工业 盐和烧碱配制的、盐和烧碱配制的、PHPH值为值为12 12 的盐水作为压井的盐水作为压井 液，压井过程中漏失液，压井过程中漏失110110m m3 3盐水盐水 该油层属碱敏地层，高该油层属碱敏地层，高PHPH盐水使油层严盐水使油层严 重受损，表皮系数由压井前重受损，表皮系数由压井前-1.35-1.35增加至增加至 12.12 12.12，原油日产从，原油日产从837837m m3 3降为降为110110m m3 3 绪论绪论q在研究方法上采用三个结合在研究方法上采用三个结合 （微观研究与宏观研究相结合；机理研究与应（微观研究与宏观研究相结合；机理研究与应用规律研究相机会；室

13、内研究与现场实践相结用规律研究相机会；室内研究与现场实践相结合。）合。） 绪论绪论保护油气层系统工程具体作业原则保护油气层系统工程具体作业原则q预防为主，解堵为辅原则预防为主，解堵为辅原则q针对性原则针对性原则q配伍性原则配伍性原则q效果与效益相结合原则效果与效益相结合原则q实施油气层保护技术，既考虑和实施油气层保护技术，既考虑和技术的先进性技术的先进性 有效性有效性，更考虑，更考虑经济上的可行性经济上的可行性 保护油气层技术岩心分析岩心分析 岩心分析岩心分析岩心分析是认识油气层地质特征的必要岩心分析是认识油气层地质特征的必要 手段手段岩心分析是保护油气层技术所有研究内岩心分析是保护油气层技术

14、所有研究内 容的基础容的基础为了在钻开油气层之前准确判断油气层为了在钻开油气层之前准确判断油气层 损害的类型和程度以便及时采取相应保损害的类型和程度以便及时采取相应保 护措施护措施 岩心分析岩心分析 岩石油层物理性质岩石油层物理性质岩石油层物理性质油气层岩石的渗透率油气层岩石的渗透率q储油气岩石均为多孔介质储油气岩石均为多孔介质 多数孔隙相互连通多数孔隙相互连通q岩石的渗透性岩石的渗透性-在一定的压差下，流体可以在一定的压差下，流体可以通过岩石中的连通孔隙而产生流动的性质通过岩石中的连通孔隙而产生流动的性质q岩石的渗透率岩石的渗透率-表示岩石渗透性大小的量度表示岩石渗透性大小的量度岩石油层物理

15、性质达西定律达西定律q均匀人工砂体水渗透规律实验均匀人工砂体水渗透规律实验 人工砂体单位面积水流的体积流量与砂体人工砂体单位面积水流的体积流量与砂体 进出口两端水头差成正比，与砂体长度成反比进出口两端水头差成正比，与砂体长度成反比岩石油层物理性质LHKAQ岩石油层物理性质 Q-水的体积流量 A-过水断面 L-砂体长度 H-砂体两端水头差 K-比例常数岩石油层物理性质q将达西定律用于描述地层流体渗透规律，考虑将达西定律用于描述地层流体渗透规律，考虑 到表征流体流动特性的参数到表征流体流动特性的参数 ，忽略重力忽略重力 作用，则有作用，则有 LHAKQ岩石油层物理性质 或 单位长度上的压力降（压力

16、梯度） dxdpAKQdxdp岩石油层物理性质 当有一长度为当有一长度为L ，横截面积为，横截面积为A的岩心，使的岩心，使 其充满粘度为其充满粘度为的流体，并在压力的流体，并在压力p1下流过岩下流过岩 心，若出口压力为心，若出口压力为p2，对应的流量为，对应的流量为Q。由由 达西定律，有达西定律，有 LppAKQ21岩石油层物理性质 或或 若粘度为若粘度为1 1mPamPas s的流体，在的流体，在10105 5PaPa的压力降的压力降 下，通过横截面积为下，通过横截面积为1 1cmcm2 2、长度为长度为1 1cmcm的岩心，的岩心，当流量为当流量为1 1cmcm3 3/s/s时，岩心渗透率

17、为时，岩心渗透率为1 1 m m2 2， 称为达西；常用称为达西；常用1010-3-3 m m2 2表示表示)pp(ALQK21岩石油层物理性质绝对渗透率绝对渗透率q达西定律的假设条件达西定律的假设条件 多孔介质中只有一种流体存在多孔介质中只有一种流体存在 流体与多孔介质之间不发生任何物理流体与多孔介质之间不发生任何物理-化学化学 作用作用q满足上述条件测得的渗透率为绝对渗透率满足上述条件测得的渗透率为绝对渗透率q实验室中统一用气体测岩心绝对渗透率实验室中统一用气体测岩心绝对渗透率岩石油层物理性质q衡量油气层岩石渗流能力大小的参数衡量油气层岩石渗流能力大小的参数q绝对渗透率是岩石自身性质，取决

18、于岩石的孔绝对渗透率是岩石自身性质，取决于岩石的孔 隙结构隙结构q在层流、岩石不与流体起反应且在层流、岩石不与流体起反应且100%100%为流体为流体 饱和，岩石的绝对渗透率与所通过流体性质无饱和，岩石的绝对渗透率与所通过流体性质无 关关岩石油层物理性质有效渗透率和相对渗透率有效渗透率和相对渗透率q油藏多为油水、油气、水气或油气水共存的多油藏多为油水、油气、水气或油气水共存的多相流相流q有效渗透率（相渗透率）有效渗透率（相渗透率）-岩石中有多相流岩石中有多相流 体共存时允许其中某相流体通过的能力体共存时允许其中某相流体通过的能力q有效渗透率与岩石自身性质、流体饱和度有关有效渗透率与岩石自身性质

19、、流体饱和度有关岩石油层物理性质q相对渗透率相对渗透率-岩石的有效渗透率与绝对渗透岩石的有效渗透率与绝对渗透 率的比值率的比值q同一岩心的相对渗透率之和小于同一岩心的相对渗透率之和小于100%100%岩石油层物理性质岩石孔隙度岩石孔隙度q油气层多由孔隙性砂岩或裂缝性灰岩组成；油气层多由孔隙性砂岩或裂缝性灰岩组成；q岩石孔隙度岩石孔隙度-岩石的孔隙体积和岩石总体积岩石的孔隙体积和岩石总体积 的比值，又称绝对孔隙度的比值，又称绝对孔隙度q衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数q有效孔隙体积有效孔隙体积-总孔隙体积中不连通的总孔隙体积中不连通的“死死”岩石油

20、层物理性质 孔隙和孔隙体积非常小以致流体不能在其中流孔隙和孔隙体积非常小以致流体不能在其中流 动的孔隙之外所剩的孔隙体积动的孔隙之外所剩的孔隙体积q有效孔隙度（连通孔隙度）有效孔隙度（连通孔隙度）参与渗流的连通参与渗流的连通 孔隙体积与岩石外表体积（视体积）的比值孔隙体积与岩石外表体积（视体积）的比值流体饱和度流体饱和度q岩石孔隙中油气、水各自所占据体积的大小称岩石孔隙中油气、水各自所占据体积的大小称 为岩石中油、气、水的饱和度为岩石中油、气、水的饱和度岩石油层物理性质油气层损害后井眼附近渗透率的变化油气层损害后井眼附近渗透率的变化q油气层损害的核心问题是渗透率下降油气层损害的核心问题是渗透率

21、下降q井底附近地带被损害后油气层可划分为两个渗井底附近地带被损害后油气层可划分为两个渗透率不同的毗邻区透率不同的毗邻区 近井地带的损害区有效渗透率为近井地带的损害区有效渗透率为KaKa 远离井底的未受损害区有效渗透率为远离井底的未受损害区有效渗透率为 K K Ka Ka K K岩石油层物理性质q 达西公式在径向流上的应用达西公式在径向流上的应用 实际油藏渗流可看成是径向流动实际油藏渗流可看成是径向流动 Re Rw h Pe Pw 岩石油层物理性质 如图为井筒示意如图为井筒示意 Rw井眼半径 h储层厚度 Pw井底流动压力 Pe储层供给边界压力 Re油层供给半径 K油层渗透率岩石油层物理性质 达西

22、公式的微分形式达西公式的微分形式dxdpKAQ岩石油层物理性质 在实际油藏径向流条件下，在实际油藏径向流条件下，dxdx应为应为 dRdR，截截 面积面积A A应为应为2 2 hRhR，随半径不同而改变，于是随半径不同而改变，于是 dRdPhR2KQ岩石油层物理性质 即即 dPKdRhR2Q岩石油层物理性质 以以R=R=Rw,PRw,P= =PwPw和和R=Re,P=R=Re,P=PePe为边界条件积分得为边界条件积分得 )PP(K)RlnR(lnh2Qwewe岩石油层物理性质 于是于是 )R/ln(R)PP(hK2Qwewe岩石油层物理性质q油气层损害后平均渗透率的计算油气层损害后平均渗透率

23、的计算 当井底附近地带的油气层受到损害时，在当井底附近地带的油气层受到损害时，在 半径为半径为ReRe的范围内，地层渗透率由的范围内，地层渗透率由K K下降为下降为KaKa。 此时井底流动压力由此时井底流动压力由P P/ /wfwf下降为下降为PwfPwf 即井底附近地带的油气层受到损害后，产即井底附近地带的油气层受到损害后，产 生的附加压力下降值生的附加压力下降值 Pa= Pa= P P/ /wfwf- - PwfPwf 油气井的生产压差此时为油气井的生产压差此时为PePe- - PwfPwf岩石油层物理性质 油气层受到损害井筒附近压力分布油气层受到损害井筒附近压力分布 岩石油层物理性质 (

24、1) 式中 Pe 供给边界压力 Pa 损害区与未损害区界面处地层压力 Pwf 井眼周围损害后井底流动压力 （未损害时为P/wf ）wfaaewfePPPPPP岩石油层物理性质 由于是稳定流动，任意半径处的流量为常数由于是稳定流动，任意半径处的流量为常数 根据达西公式，上式两边分别可写成根据达西公式，上式两边分别可写成 (4) )R/Rln(hKQP-P(3) )R/ln(RhKQP-P(2) )R/ln(RKhQPPwaawfaaeaewewfe岩石油层物理性质 其中，其中， 为地层受到损害后的平均有效渗透为地层受到损害后的平均有效渗透 率将（率将（2 2）、（）、（3 3）、（）、（4 4）

25、式代入（）式代入（1 1）式，有）式，有 K)R/Rln(KQ )R/ln(RKQ)R/ln(RKQwaaaewe岩石油层物理性质 即即 K)R/Rln(K)R/ln(RK)R/ln(Rawaaewe岩石油层物理性质 所以所以 (5) )R/Rln(K)R/ln(RK)R/ln(RKKKwaaeawea岩石油层物理性质 （5）式的分母可写成： )R/Rln()KK()R/ln(RK)R/Rln(K)R/Rln(K)R/ln(RK)R/Rln(KRlnKRlnKRlnKRlnK)R/Rln(K)R/ln(RKwaaweawawaaweawawawaaaeawaaea岩石油层物理性质 则（5）式可

26、写成： )R/Rln(K)KK()R/ln(R)R/ln(RK )R/Rln()KK()R/ln(RK)R/ln(RKKKwaaawewewaaweawea岩石油层物理性质 上式即为油气层受到损害后平均有效渗透上式即为油气层受到损害后平均有效渗透率的计算公式率的计算公式 若设若设 则则 )R/Rln(KKKSwaaaS)R/ln(R)R/ln(RKKwewe岩石油层物理性质 一般而言，井的供给半径及井底半径是已一般而言，井的供给半径及井底半径是已 知的，而知的，而RaRa未知未知 从式（从式（5 5）可看出，只知道损害区的渗透）可看出，只知道损害区的渗透 率并不能了解到油层的损害程度率并不能了

27、解到油层的损害程度 损害损害深深度也是非常重要的参数度也是非常重要的参数 在上述推导过程中，引入了一个新的参数在上述推导过程中，引入了一个新的参数S S 岩石油层物理性质 此参数称为表皮系数此参数称为表皮系数 由其定义式知，其中既包含损害区的由其定义式知，其中既包含损害区的 渗透率，也包含损害深度渗透率，也包含损害深度 表皮系数表皮系数S S能很好反映储层的损害程度能很好反映储层的损害程度 表皮系数表皮系数S S是评价油气层损害程度的重是评价油气层损害程度的重 要参数要参数 岩心分析岩心分析 岩心分析概述岩心分析概述岩心分析概述岩心分析的目的岩心分析的目的q全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中

28、敏感全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感 性矿物的类型、产状、含量及分布性矿物的类型、产状、含量及分布q确定油气层潜在损害类型、程度及原因确定油气层潜在损害类型、程度及原因q为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依 据和建议据和建议岩心分析概述岩心分析的意义岩心分析的意义q矿物的性质矿物的性质 （特别是敏感性矿物的类型、产状和含量特别是敏感性矿物的类型、产状和含量）q渗流多孔介质的性质渗流多孔介质的性质 （孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙喉道大小及形孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙喉道大小及形状、分布和连通性状、分布和连通性）q岩石表面的性质岩石

29、表面的性质 （比表面、润湿性比表面、润湿性）岩心分析概述q地层流体的性质地层流体的性质 （油、气、水的组成、高压物性、析蜡点、凝固点、原油、气、水的组成、高压物性、析蜡点、凝固点、原油酸值油酸值）q油气层所处环境油气层所处环境 （内部环境、外部环境内部环境、外部环境）q矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感 性及可能的损害趋势和后果性及可能的损害趋势和后果 岩心分析岩心分析 岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用X射线衍射射线衍射(X-ray diffraction, XRD)q基本概念基本概念 全岩矿物和粘土矿物部分可用全岩矿物和粘土矿物部分可用X X

30、射线衍射射线衍射 迅速而准确的测定迅速而准确的测定 XRDXRD分析借助于分析借助于X X射线衍射仪来实现射线衍射仪来实现 主要由光源、测角仪、主要由光源、测角仪、X X射线检测和记录仪射线检测和记录仪 构成构成岩心分析技术及应用q( (XRD)XRD)物相分析原理物相分析原理 每一种结晶体（包括晶质矿物）都有自己每一种结晶体（包括晶质矿物）都有自己 独特的化学组成和晶体结构独特的化学组成和晶体结构 当当x x射线通过晶体时，每一种结晶物质都有射线通过晶体时，每一种结晶物质都有 自己独特的衍射花样自己独特的衍射花样 它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网

31、间距（间距（d d值）和反射的相对强度（值）和反射的相对强度（I/II/I0 0）来表示来表示岩心分析技术及应用 根据它们在衍射图谱上表现出的不同衍射角根据它们在衍射图谱上表现出的不同衍射角 和不同的衍射峰值高（强度）可以鉴别各类和不同的衍射峰值高（强度）可以鉴别各类 结晶物质，包括岩石中各种矿物的组成结晶物质，包括岩石中各种矿物的组成岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用qX-X-射线射线 衍射在保护油气层中的应用衍射在保护油气层中的应用 地层微粒分析地层微粒分析 （地层微粒是指小于（地层微粒是指小于3737 m m的细粒物质，粘土、的细粒物质，粘土、长石、石英、菱铁矿、方解

32、石、白云石、石膏长石、石英、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等。这些物质与地层微粒运移、水化膨胀、分等。这些物质与地层微粒运移、水化膨胀、分散等地层损害密切有关）散等地层损害密切有关） 岩心分析技术及应用 全岩分析全岩分析 （主要是对大于（主要是对大于5 5 m m的非粘土矿物进行分析，如云的非粘土矿物进行分析，如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，与研母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，与研究储层的酸敏损害及酸化设计密切相关）究储层的酸敏损害及酸化设计密切相关） 粘土矿物类型鉴定和相对含量计算粘土矿物类型鉴定和相对含量计算 （ X-射线衍射在石油工业中应用的最主要内容。利射线衍射在石油

33、工业中应用的最主要内容。利用粘土矿物用粘土矿物 特征峰的特征峰的d值，鉴定粘土矿物的类型，值，鉴定粘土矿物的类型，利用出现矿物对应的衍射峰的强度，定量分析粘土利用出现矿物对应的衍射峰的强度，定量分析粘土矿物的相对含量。常见的粘土矿物：蒙脱石、伊利矿物的相对含量。常见的粘土矿物：蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石）石、绿泥石、高岭石）岩心分析技术及应用 间层矿物的鉴定和间层比的计算间层矿物的鉴定和间层比的计算（油气层中常见的间层矿物大多数是由膨胀层和非膨（油气层中常见的间层矿物大多数是由膨胀层和非膨胀层粘土相间构成。伊利石胀层粘土相间构成。伊利石/蒙皂石间层矿物、绿泥蒙皂石间层矿物、绿泥石石/蒙皂石

34、间层矿物较常见蒙皂石间层矿物较常见 间层比：指膨胀性粘土层在层间矿物中所占的比例，间层比：指膨胀性粘土层在层间矿物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量表示）以蒙皂石的百分含量表示）岩心分析技术及应用q局限性局限性 不易鉴定微量组分矿物；不易鉴定微量组分矿物； 不能给出矿物的产状和分布；不能给出矿物的产状和分布； 不能给出孔隙和孔喉的结构和分布不能给出孔隙和孔喉的结构和分布岩心分析技术及应用 扫描电镜扫描电镜( (SEM)SEM)技术技术q基本概念基本概念 扫描电镜技术即是扫描电子显微技术扫描电镜技术即是扫描电子显微技术 利用类似电视摄影显像的方式利用类似电视摄影显像的方式,用细聚焦电子用细聚焦电子

35、 束在样品表表面上逐点进行扫描成象束在样品表表面上逐点进行扫描成象 分析孔隙内充填物类型、产状分析孔隙内充填物类型、产状岩心分析技术及应用q扫描电镜在保护油气层中的应用扫描电镜在保护油气层中的应用 油气层中地层微粒的观察油气层中地层微粒的观察（微粒的类型、大小、含量等（微粒的类型、大小、含量等,分析地层微粒运移损害分析地层微粒运移损害等）等） 粘土矿物的观测粘土矿物的观测（粘土矿物的类型、产状和含量，分析地层粘土水化（粘土矿物的类型、产状和含量，分析地层粘土水化膨胀、分散运移等损害机理）膨胀、分散运移等损害机理）岩心分析技术及应用 油气层孔喉的观测油气层孔喉的观测（孔喉形状、大小、与连通关系：

36、分析储层孔喉（孔喉形状、大小、与连通关系：分析储层孔喉结构，为完井液设计提供依据等）结构，为完井液设计提供依据等） 含铁矿物的检测含铁矿物的检测（利用扫描电镜的（利用扫描电镜的x-射线能谱仪，能对矿物进行半定量射线能谱仪，能对矿物进行半定量分析，确定铁等敏感性矿物的种类与含量）分析，确定铁等敏感性矿物的种类与含量）岩心分析技术及应用 油气层损害的监测油气层损害的监测（通过对比污染实验前后岩心孔喉变化、微粒变化，（通过对比污染实验前后岩心孔喉变化、微粒变化，从微观上分析地层损害机理）从微观上分析地层损害机理）q局限性局限性 只能作形态观察只能作形态观察 不能确定矿物含量不能确定矿物含量 不能给出

37、矿物化学成分不能给出矿物化学成分岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用 薄片技术薄片技术( (Slice Slice TechhiqueTechhique of Rock) of Rock)q基本概念基本概念S 铸体薄片厚度为铸体薄片厚度为0.030.03mm , mm , 面积不小于面积不小于 15 151515mmmm，一般用储层岩心磨制而成一般用储层岩心磨制而成 三大常规技术之一，它应用光学显微镜观察三大常规技术之一，它应用光学显微镜观察 薄片薄片 直接观察储层孔喉大小、分布、连通情况、直接观察储层孔喉大小、分布、连通情况、 地层微粒、地层敏感性矿物、地

38、层胶结情况等地层微粒、地层敏感性矿物、地层胶结情况等岩心分析技术及应用q薄片分析技术在保护油气层中的应用薄片分析技术在保护油气层中的应用 岩石的结构与构造岩石的结构与构造（研究储层颗粒间接触关系（研究储层颗粒间接触关系 胶结情况、胶结物的种类等，初步估胶结情况、胶结物的种类等，初步估计岩石强度）计岩石强度） 骨架颗粒的成分及成岩作用骨架颗粒的成分及成岩作用(沉积作用、压实作用、胶结作用等对储层潜在损害沉积作用、压实作用、胶结作用等对储层潜在损害因素的影响因素的影响)岩心分析技术及应用 孔隙特征孔隙特征 (薄片分析可获得孔隙成因、大小、形状、分布等资薄片分析可获得孔隙成因、大小、形状、分布等资料

39、，可用于计算面孔率及微孔隙率等储层特征参数料，可用于计算面孔率及微孔隙率等储层特征参数、研究孔喉尺寸大小、分布和类型，进而研究储层、研究孔喉尺寸大小、分布和类型，进而研究储层潜在损害因素潜在损害因素) 不同产状粘土矿物含量的估计不同产状粘土矿物含量的估计 (粘土矿物的种类、含量、产状分析，粘土矿物总量粘土矿物的种类、含量、产状分析，粘土矿物总量的校正的校正)岩心分析技术及应用 荧光薄片应用荧光薄片应用 提供储层有效储集和渗流性质，分析孔隙形状、大提供储层有效储集和渗流性质，分析孔隙形状、大小、连通情况、裂缝发育情况与裂缝大小、小、连通情况、裂缝发育情况与裂缝大小、 走向等走向等岩心分析技术及应

40、用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用 压汞法测岩石毛管压力曲线压汞法测岩石毛管压力曲线q测定原理测定原理表面张力理论表面张力理论 汞不润湿岩石，汞注入抽空的岩石孔隙喉汞不润湿岩石，汞注入抽空的岩石孔隙喉 道，必须施加外力以克服岩石孔隙中的毛细管道，必须施加外力以克服岩石孔隙中的毛细管 压力压力 注入汞的每一点压力代表一个相应孔隙半径注入汞的每一点压力代表一个相应孔隙半径 下的毛管压力下的毛管压力岩心分析技术及应用q压力和孔喉半径的关系为压力和孔喉半径的关系为 p pc c=0.735/r =0.735/r 或或 r=0.735/ pr=0.735/ pc

41、c p pc c毛管压力，毛管压力，MPaMPa rr毛管半径，毛管半径，mm 不同压力下进入孔隙系统的汞量代表相应的不同压力下进入孔隙系统的汞量代表相应的 孔隙半径在孔隙系统中所连通的孔隙体积孔隙半径在孔隙系统中所连通的孔隙体积 根据进入孔隙的汞量和对应的压力得到毛根据进入孔隙的汞量和对应的压力得到毛 管压力曲线管压力曲线岩心分析技术及应用q毛管压力曲线用于毛管压力曲线用于 储集岩的分类评价储集岩的分类评价 油气层损害机理分析油气层损害机理分析 钻井完井液设计钻井完井液设计 入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮固相控制 评价和筛选工作液评价和筛选工作液岩心分析技术及应用q特点特点 由于其仪器装置

42、固定，测定快速准确，并由于其仪器装置固定，测定快速准确，并且压力可以较高，便于更微小的孔隙测量，因且压力可以较高，便于更微小的孔隙测量，因而它是目前国内外测定岩石毛细管压力的主要而它是目前国内外测定岩石毛细管压力的主要手段手段岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用q三个关键特征参数三个关键特征参数 排驱压力排驱压力Pd 饱和度中值毛管压力饱和度中值毛管压力 Pc50 最小非饱和孔最小非饱和孔隙隙 体积百分数体积百分数S Sminmin岩心分析技术及应用q参数含义参数含义 排驱压力排驱压力P Pd d 最大尺寸连通孔隙所对应的最大尺寸连通孔隙所对应的 毛管压力。反映了孔隙和喉道的集中程度和毛管压力

43、。反映了孔隙和喉道的集中程度和 大小，是划分岩性好坏的重要指标之一大小，是划分岩性好坏的重要指标之一 岩心分析技术及应用 饱和度中值毛管压力饱和度中值毛管压力 P Pc50 c50 注汞量达到注汞量达到 孔隙体积孔隙体积5050时对应的毛细管压力。反映了时对应的毛细管压力。反映了 孔隙中存在油水两相孔隙中存在油水两相 时，产油能力的大时，产油能力的大 小，小，P Pc50c50越小，岩石对油的渗透性越好，产越小，岩石对油的渗透性越好，产 能越高能越高 岩心分析技术及应用 最小非饱和孔隙体积百分数最小非饱和孔隙体积百分数Smin注注 注注汞压汞压 力达到仪器的最大压力时，未被汞饱和的孔力达到仪器

44、的最大压力时，未被汞饱和的孔 隙体积百分数。隙体积百分数。 Smin越大，小孔隙占的孔隙体越大，小孔隙占的孔隙体 积越多，对油气渗透不利积越多，对油气渗透不利。岩心分析技术及应用q毛细管压力曲线在保护油气层中的应用毛细管压力曲线在保护油气层中的应用 储集岩的分类评价储集岩的分类评价 储集岩分类是评价油气层损害的前提，同一损储集岩分类是评价油气层损害的前提，同一损 害因素在不同类型的储集岩中的表现存在差异害因素在不同类型的储集岩中的表现存在差异 根据毛细管压力曲线特征参数，用统计法求特根据毛细管压力曲线特征参数，用统计法求特 征值，结合岩石孔隙度、渗透率、孔隙类型、岩性征值，结合岩石孔隙度、渗透

45、率、孔隙类型、岩性 等可以对储集岩进行综合分类等可以对储集岩进行综合分类岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用 用于油气层损害机理分析用于油气层损害机理分析 1 1）储层喉道特性对储层损害的影响）储层喉道特性对储层损害的影响 相同间层比的伊利石相同间层比的伊利石/ /蒙皂石间层矿物，对细孔蒙皂石间层矿物，对细孔 喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层严重喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层严重 2 2）孔隙大小及分布对储层损害的影响油气层）孔隙大小及分布对储层损害的影响油气层 微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空间分布及与微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空间分布及

46、与 孔喉大小的匹配关系是分析油气层损害的关键孔喉大小的匹配关系是分析油气层损害的关键岩心分析技术及应用 屏蔽暂堵屏蔽暂堵钻井钻井完井液设计完井液设计 屏蔽暂堵钻井完井液技术中架桥粒子的选择，就屏蔽暂堵钻井完井液技术中架桥粒子的选择，就 是依据压汞曲线所获得的孔喉分布及其对渗透率的是依据压汞曲线所获得的孔喉分布及其对渗透率的 贡献值而确定的。贡献值而确定的。 通过对一个油组或油气层不同特性级别岩样的毛通过对一个油组或油气层不同特性级别岩样的毛 管压力曲线测定，考虑到主要储层的储层特征和最管压力曲线测定，考虑到主要储层的储层特征和最 大孔喉半径，依据大孔喉半径，依据2/3架桥原理设计屏蔽暂堵架桥架

47、桥原理设计屏蔽暂堵架桥 粒子之中值直径粒子之中值直径岩心分析技术及应用 入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮固相控制 射孔液、压井液、洗井液、修井液、注入水等都射孔液、压井液、洗井液、修井液、注入水等都 涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题，而控制涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题，而控制 标准则视油气层储层特性而定。研究表明，当颗粒标准则视油气层储层特性而定。研究表明，当颗粒 直径大于平均孔喉直径的直径大于平均孔喉直径的1/31/3时，形成外泥饼，时，形成外泥饼， 1/3 1/31/101/10时会侵入孔喉形成内泥饼，小于时会侵入孔喉形成内泥饼，小于1/101/10时颗时颗 粒能自由移动粒能自

48、由移动岩心分析技术及应用岩心分析技术应用展望岩心分析技术应用展望q傅里叶变换红外光谱分析傅里叶变换红外光谱分析 测定矿物基团、功能团测定矿物基团、功能团识别和量化常见识别和量化常见 矿物矿物qCTCT扫描技术（扫描技术（ X-Ray Computerized X-Ray Computerized Tomography Tomography 计算机处理层析计算机处理层析X X射线成象技术射线成象技术 颗粒密度颗粒密度 裂隙和孔隙分布裂隙和孔隙分布 固相侵入深度和孔隙空间的变化固相侵入深度和孔隙空间的变化岩心分析技术及应用q核磁共振成象技术（核磁共振成象技术（Nuclear Magnetic Nu

49、clear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) Resonance Imaging (NMRI) ） 观测孔隙、裂隙中流体分布与流动情况观测孔隙、裂隙中流体分布与流动情况 观察流体间、流体与岩石间的作用过程观察流体间、流体与岩石间的作用过程 润湿性、润湿反转润湿性、润湿反转岩心分析技术及应用q配能谱仪的扫描电镜技术配能谱仪的扫描电镜技术 Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS)Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS) 对矿物作半定量元素分析对矿物作半定量元素分析 保护油气层技术油气层损害的室

50、内评价油气层损害的室内评价 油气层损害的室内评价油气层损害的室内评价 概述概述概述借助各种仪器设备测定油气层岩石与外来工作借助各种仪器设备测定油气层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变化液作用前后渗透率的变化测定油气层物化环境发生变化前后渗透率的改测定油气层物化环境发生变化前后渗透率的改变变根据达西渗透定律及岩心流动实验方法根据达西渗透定律及岩心流动实验方法参照参照砂岩储层岩心静态流动实验程序砂岩储层岩心静态流动实验程序 （中华人民共和国石油天然气行业标准（中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5358-94SY/T5358-94）概述 室内评价的主要内容室内评价的主要内容q油气层敏感性评价油